(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子（３０、４０）と界磁子（２０，３２０，４２０，４２０Ｂ，５２０，６２０，７２０）とが所定の回転軸方向（１８ａ）において対向するアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，６１０，７１０）であって、
前記界磁子は、
前記電機子に対して磁極を呈する永久磁石（２２，２２２Ｉ，２２２Ｌ，４２２，４２２Ｂ，５２２，６２２）と、
前記永久磁石のうち前記電機子側の面を覆う界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０，６５０Ａ）と、
を備え、
前記界磁子用コアは、前記電機子に対向する部分であって前記回転軸周りの周方向端部側の辺として、その辺の外周側端点を通り、かつ、前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ１）が、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分であって前記周方向端部側の辺（５０Ｂ）が前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ２）よりも大きい傾斜辺（５０ａ，１５０Ｄａ，２５０Ｂａ，５５０ａ）を有する、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項２】
請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、
前記界磁子用コア（５０）を複数備え、
前記複数の界磁子用コアのうち前記回転軸周りで隣設する界磁子用コア間に、前記回転軸から放射状に延びるいずれかの線が通過可能な隙間が設けられている形状に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、
前記界磁子用コア（５０）のうち前記永久磁石に接する部分の面積は、前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の面積よりも大きい、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、
前記傾斜辺のうち前記電機子と対向する部分の外周側部分と前記回転軸とを結ぶ第１の線（Ｌ１）と、前記傾斜辺のうち前記電機子と対向する部分の内周側部分と前記回転軸とを結ぶ第２の線（Ｌ２）との成す角度（θｇ）が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じである、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項５】
請求項４記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、
前記第１の線と前記第２の線とが成す角度（θｇ）は、３６０゜／Ｎｃ（但し、Ｎｃは前記界磁子の磁極数Ｎａと前記電機子のティース数Ｎｂとの最小公倍数）に設定された、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、
前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分であって前記周方向の一端部側に設けられた前記傾斜辺（５０ａ）と、前記電機子のティースのうち前記界磁子に対向する部分であって前記周方向の他端部側に設けられた辺（３５ａ，３５Ｂａ）とが成す角度（θ３）が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じである、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，６１０，７１０）であって、
前記界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，６５０Ａ）のうち前記電機子に対向する部分は、外周側に向けて順次幅広になる形状に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記界磁子用コア（５５０）のうち前記電機子に対向する部分は、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記界磁子用コアで覆われる前記永久磁石（５２２）は、略直方体形状に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，７１０）であって、
前記界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０）を複数備え、
少なくとも隣設する前記各界磁子用コア間に介在コア（２６，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ，３２６，４２６，５２６，７２６）が配設された、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１１】
請求項１０記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記界磁子用コア（５０）を複数備え、
前記介在コア（１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ，３２６）のうち前記各界磁子用コアで挟まれる部分が、前記界磁子用コアのうち前記傾斜辺を含む部分の形状に応じて回転方向に突出して形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記界磁子用コア（２５０Ｅ，２５０Ｅ，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１）は、前記電機子に対向する部分を含む第１分割体（２５０Ｅｐ，２５０Ｆｐ，２５０Ｇｐ）と前記永久磁石に接する部分を含む第２分割体（２５０Ｅｑ，２５０Ｆｑ，２５０Ｇｑ）とが、前記傾斜辺を有する前記周方向端部で段差を生じる態様で接合されたものである、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１３】
請求項１２記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記第１分割体の厚み寸法（２５０Ｅｐ，２５０Ｆｐ，２５０Ｇｐ）と前記第２分割体（２５０Ｅｑ，２５０Ｆｑ，２５０Ｇｑ）の厚み寸法とが略同じである、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ）であって、
前記電機子（３０，４０）が、前記回転軸方向における前記界磁子（２０，３２０，４２０，４２０Ｂ，５２０）の両側に位置するように２つ設けられ、
前記界磁子用コアが、前記２つの電機子のそれぞれに対向して少なくとも２つ設けられると共に、前記少なくとも２つの界磁子用コアがそれぞれ前記傾斜辺を有している、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機（６１０）であって、
前記回転軸方向において前記界磁子（６２０）の一方側に前記電機子（３０）が配設されると共に他方側にエアギャップを介して略円板状の固定ヨーク（６４０）が配設され、
前記界磁子用コア（６５０Ａ）のうち前記電機子に対向する部分は、外周側に向けて順次幅広になる形状に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１６】
請求項１５記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記永久磁石（６２２）のうち前記バックヨーク側の面を覆うバックヨーク側界磁子用コア（６５０Ｂ）をさらに備え、
前記バックヨーク側界磁子用コアのうち前記バックヨークに対向する側の部分は、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されている、アキシャルギャップ型回転電機。
【請求項１７】
永久磁石（２２，２２２Ｉ，２２２Ｌ，４２２，４２２Ｂ，５２２，６２２）のうち電機子（３０、４０）に対向する面を覆うアキシャルギャップ型回転電機用の界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０，６５０Ａ）であって、
前記電機子に対向する部分と、前記永久磁石に接する部分とを備え、
前記電機子に対向する部分であって回転軸周りの周方向端部側の辺として、その辺の外周側端点を通り、かつ、前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ１）が、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分であって前記周方向端部側の辺が前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ２）よりも大きい傾斜辺（５０ａ，１５０Ｄａ，２５０Ｂａ，５５０ａ）を有する、アキシャルギャップ型回転電機用の界磁子用コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アキシャルギャップ型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ型回転電機は、界磁子と電機子とが回転軸方向に沿って対向しており、薄型化できる点及び磁極面積を大きくすることでトルク密度を向上できる点で利点を有している。
【０００３】
ここで、ラジアルギャップ型回転電機においては、ロータとして、回転軸方向にずらしながら電磁鋼板を積層することでスキューを形成することができ、これによりコギングトルクを低減することができる。
【０００４】
アキシャルギャップ型回転電機においてスキューを設けるための構成としては、特許文献１に開示のものがある。
【０００５】
特許文献１では、コイル及び永久磁石のロータ回転方向と交差する方向の輪郭線を略直線状とし、また、ロータの回転時にコイルの輪郭線と永久磁石の輪郭線を互いに非平行状態でロータ回転方向に接離するように設定した構成が開示されている。この設定により、ロータの回転時に、永久磁石による磁極がステータのコイルによる磁極を通過する際の磁束の変動が、ロータの回転に伴い徐々に変化し、その結果、急激なトルク変動が抑制され、コギングトルクが緩和される旨開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、ロータの回転時にと永久磁石の輪郭線を互いに非平行状態でロータ回転方向に接離するように設定するという形状に関する制約から、永久磁石の磁極面積が小さくなってしまう。従って、アキシャルギャップ型回転電機が本来有していた利点、即ち、磁極面積を大きくすることができるという利点を損ってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、永久磁石の面積をなるべく大きくしつつ、スキューを設けることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、第１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機は、電機子（３０、４０）と界磁子（２０，３２０，４２０，４２０Ｂ，５２０，６２０，７２０）とが所定の回転軸方向（１８ａ）において対向するアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，６１０，７１０）であって、前記界磁子は、前記電機子に対して磁極を呈する永久磁石（２２，２２２Ｉ，２２２Ｌ，４２２，４２２Ｂ，５２２，６２２）と、前記永久磁石のうち前記電機子側の面を覆う界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０，６５０Ａ）と、を備え、前記界磁子用コアは、前記電機子に対向する部分であって前記回転軸周りの周方向端部側の辺として、その辺の外周側端点を通り、かつ、前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ１）が、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分であって前記周方向端部側の辺（５０Ｂ）が前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ２）よりも大きい傾斜辺（５０ａ，１５０Ｄａ，２５０Ｂａ，５５０ａ）を有するものである。
【００１０】
第２の態様は、第１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、前記界磁子用コア（５０）を複数備え、前記複数の界磁子用コアのうち前記回転軸周りで隣設する界磁子用コア間に、前記回転軸から放射状に延びるいずれかの線が通過可能な隙間が設けられている形状に形成されているものである。
【００１１】
第３の態様は、第１又は第２の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、前記界磁子用コア（５０）のうち前記永久磁石に接する部分の面積は、前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の面積よりも大きいものである。
【００１２】
第４の態様は、第１〜第３のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、前記傾斜辺のうち前記電機子と対向する部分の外周側部分と前記回転軸とを結ぶ第１の線（Ｌ１）と、前記傾斜辺のうち前記電機子と対向する部分の内周側部分と前記回転軸とを結ぶ第２の線（Ｌ２）との成す角度（θｇ）が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じであるものである。
【００１３】
第５の態様は、第４の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、前記第１の線と前記第２の線とが成す角度（θｇ）は、３６０゜／Ｎｃ（但し、Ｎｃは前記界磁子の磁極数Ｎａと前記電機子のティース数Ｎｂとの最小公倍数）に設定されたものである。
【００１４】
第６の態様は、第１〜第３のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０）であって、前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分であって前記周方向の一端部側に設けられた前記傾斜辺（５０ａ）と、前記電機子のティースのうち前記界磁子に対向する部分であって前記周方向の他端部側に設けられた辺（３５ａ，３５Ｂａ）とが成す角度（θ３）が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じであるものである。
【００１５】
第７の態様は、第１〜第６のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，６１０，７１０）であって、前記界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，６５０Ａ）のうち前記電機子に対向する部分は、外周側に向けて順次幅広になる形状に形成されているものである。
【００１６】
第８の態様は、第１〜第７のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子用コア（５５０）のうち前記電機子に対向する部分は、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されているものである。
【００１７】
第９の態様は、第１〜第８のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子用コアで覆われる前記永久磁石（５２２）は、略直方体形状に形成されているものである。
【００１８】
第１０の態様は、第１〜第９のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，７１０）であって、前記界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０）を複数備え、少なくとも隣設する前記各界磁子用コア間に介在コア（２６，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ，３２６，４２６，５２６，７２６）が配設されたものである。
【００１９】
第１１の態様は、第１０の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子用コア（５０）を複数備え、前記介在コア（１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ，３２６）のうち前記各界磁子用コアで挟まれる部分が、前記界磁子用コアのうち前記傾斜辺を含む部分の形状に応じて回転方向に突出して形成されているものである。
【００２０】
第１２の態様は、第１〜第１１のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機であって、前記界磁子用コア（２５０Ｅ，２５０Ｅ，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１）は、前記電機子に対向する部分を含む第１分割体（２５０Ｅｐ，２５０Ｆｐ，２５０Ｇｐ）と前記永久磁石に接する部分を含む第２分割体（２５０Ｅｑ，２５０Ｆｑ，２５０Ｇｑ）とが、前記傾斜辺を有する前記周方向端部で段差を生じる態様で接合されたものである。
【００２１】
第１３の態様は、第１２の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機であって、前記第１分割体の厚み寸法（２５０Ｅｐ，２５０Ｆｐ，２５０Ｇｐ）と前記第２分割体（２５０Ｅｑ，２５０Ｆｑ，２５０Ｇｑ）の厚み寸法とが略同じであるものである。
【００２２】
第１４の態様は、第１〜第１３のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（１０，３１０，４１０，４１０Ｂ）であって、前記電機子（３０，４０）が、前記回転軸方向における前記界磁子（２０，３２０，４２０，４２０Ｂ，５２０）の両側に位置するように２つ設けられ、前記界磁子用コアが、前記２つの電機子のそれぞれに対向して少なくとも２つ設けられると共に、前記少なくとも２つの界磁子用コアがそれぞれ前記傾斜辺を有しているものである。
【００２３】
第１５の態様は、第１〜第１３のいずれかの態様に係るアキシャルギャップ型回転電機（６１０）であって、前記回転軸方向において前記界磁子（６２０）の一方側に前記電機子（３０）が配設されると共に他方側にエアギャップを介して略円板状の固定ヨーク（６４０）が配設され、前記界磁子用コア（６５０Ａ）のうち前記電機子に対向する部分は、外周側に向けて順次幅広になる形状に形成されているものである。
【００２４】
第１６の態様は、第１５の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機であって、前記永久磁石（６２２）のうち前記バックヨーク側の面を覆うバックヨーク側界磁子用コア（６５０Ｂ）をさらに備え、前記バックヨーク側界磁子用コアのうち前記バックヨークに対向する側の部分は、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されているものである。
【００２５】
上記課題を解決するため、第１７の態様に係る界磁子用コアは、永久磁石（２２，２２２Ｉ，２２２Ｌ，４２２，４２２Ｂ，５２２，６２２）のうち電機子（３０、４０）に対向する面を覆うアキシャルギャップ型回転電機用の界磁子用コア（５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０，６５０Ａ）であって、前記電機子に対向する部分と、前記永久磁石に接する部分とを備え、前記電機子に対向する部分であって回転軸周りの周方向端部側の辺として、その辺の外周側端点を通り、かつ、前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ１）が、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分であって前記周方向端部側の辺が前記回転軸から放射状に延びる線（Ｌ１）に対して成す角度（θ２）よりも大きい傾斜辺（５０ａ，１５０Ｄａ，２５０Ｂａ，５５０ａ）を有するものである。
【発明の効果】
【００２６】
第１の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機によると、前記界磁子用コアは、前記電機子に対向する部分であって前記回転軸周りの周方向端部側の辺として、その辺の外周側端点を通り、かつ、前記回転軸から放射状に延びる線に対して成す角度が、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分であって前記周方向端部側の辺が前記回転軸から放射状に延びる線に対して成す角度よりも大きい傾斜辺を有しているため、その傾斜角度の違いをもって、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分の面積を前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の面積よりも大きくして永久磁石の面積を大きくすることを可能にしつつ、界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の辺を傾斜させて、スキューを設けることができる。
【００２７】
また、第２の態様のように、前記界磁子用コアを複数備えている場合には、前記複数の界磁子用コアのうち前記回転軸周りで隣設する界磁子用コア間に、前記回転軸から放射状に延びるいずれかの線が通過可能な隙間が設けられている形状に形成することで、隣設磁極間で界磁子用コアを介した漏れ磁束を防止することができる。
【００２８】
第３の態様によると、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分の面積を前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の面積よりも大きくすることで永久磁石磁束を増すことができる。
【００２９】
また、第４の態様のように、前記傾斜辺のうち前記電機子と対向する部分の外周側部分と前記回転軸とを結ぶ第１の線と、前記傾斜辺のうち前記電機子と対向する部分の内周側部分と前記回転軸とを結ぶ第２の線との成す角度が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じであるように設定することで、コギングトルクを抑制することができる。
【００３０】
第５の態様によると、前記第１の線と前記第２の線とが成す角度を、３６０゜／Ｎｃ（但し、Ｎｃは前記界磁子の磁極数Ｎａと前記電機子のティース数Ｎｂとの最小公倍数）に設定することで、コギングトルクを抑制することができる。なお、界磁子、電機子のいずれか一方が２組ある場合は、1組分の磁極数またはティース数を示す。
【００３１】
第６の態様によると、前記界磁子用コアのうち電機子に対向する部分であって前記周方向の一端部側に設けられた前記傾斜辺と、前記電機子のティースのうち前記界磁子に対向する部分であって前記周方向の他端部側に設けられた辺とが成す角度が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じであると、前記電機子用コアのうち前記界磁子に対向する部分であって前記周方向の他端部側に設けられた辺が前記回転軸から放射状に延びる線に対して傾斜する角度を考慮して、コギングトルクを抑制することができる。
【００３２】
第７の態様によると、前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の面積をなるべく大きくすることができる。
【００３３】
第８の態様によると、界磁子用コアの外周側で、それに隣設する介在コア等に対して一定の間隔を確保し易い。また、リラクタンストルク発生箇所が外側になるため、リラクタンストルクを増すことができる。
【００３４】
第９の態様によると、前記界磁子用コアで覆われる前記永久磁石は、略直方体形状に形成されているため、永久磁石の製造が容易であり、磁石の高密度化も可能である。
【００３５】
第１０の態様によると、隣設する前記各界磁子用コア間に配設された介在コアによって、リラクタンストルクを併用できる。
【００３６】
第１１の態様によると、介在コアのうち前記各界磁子用コアで挟まれる部分を突出させることで、介在コアが界磁子と対向する面積を大きくすることができる。
【００３７】
第１２の態様によると、２つの部材を接合することで、傾斜辺を有する界磁子用コアを容易に製造することができる。
【００３８】
第１３の態様によると、前記第１分割体の厚み寸法と前記第２分割体の厚み寸法とが略同じであるため、製造工程の部分的な共通化に資する。
【００３９】
第１４の態様によると、２つの電機子と界磁子とのそれぞれの間に作用する吸引力によってスラスト力を低減したアキシャルギャップ型回転電機において、永久磁石の面積を大きくすることを可能にしつつ、スキューを設けることができる。
【００４０】
第１５の態様によると、スラスト力を低減しつつコイル数を減らすことができるアキシャルギャップ型回転電機においても、永久磁石の面積を大きくすることを可能にしつつ、スキューを設けることができる。
【００４１】
第１６の態様によると、界磁子とバックヨークとの対向面積を小さくすることで両者間の吸引力を、スラスト力を低減するように調整することができる。また、バックヨークを通る磁束が、なるべく内周部を通るようにすることができ、磁路を短くして鉄損を小さくすることができる。
【００４２】
第１７の態様に係るアキシャルギャップ型回転電機用の界磁子用コアによると、前記電機子に対向する部分であって回転軸周りの周方向端部側の辺として、その辺の外周側端点を通り、かつ、前記回転軸から放射状に延びる線に対して成す角度が、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分であって前記周方向端部側の辺が前記回転軸から放射状に延びる線に対して成す角度よりも大きい傾斜辺を有しているため、その傾斜角度の違いをもって、前記界磁子用コアのうち前記永久磁石に接する部分の面積を前記界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の面積よりも大きして永久磁石の面積を大きくすることを可能にしつつ、界磁子用コアのうち前記電機子に対向する部分の辺を傾斜させて、スキューを設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
｛第１実施形態｝
以下、実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機及び界磁子用コアについて説明する。
【００４４】
図１はアキシャルギャップ型回転電機１０を示す概略図である。同図に示すように、アキシャルギャップ型回転電機１０は、界磁子２０と、２つの電機子３０、４０とを備えている。界磁子２０は略円盤状に形成されており、２つの電機子３０、４０も略円盤状に形成されている。２つの電機子３０、４０は、回転軸１８ａ方向において界磁子２０の両側に設けられている。そして、両電機子３０、４０による回転磁界によって界磁子２０が電機子３０、４０に対して相対的に回転軸１８ａ周りに回転するようになっている。
【００４５】
このように、界磁子２０の両側にそれぞれ電機子３０、４０を設けた構成にあっては、当該２つの電機子３０、４０と界磁子２０とのそれぞれの間に作用する吸引力によってスラスト力を低減させることができるというメリットがある。
【００４６】
各部についてより詳細に説明する。
【００４７】
電機子３０、４０は、回転軸１８ａの方向において、界磁子２０に対してエアギャップ（ここでは僅かなエアギャップ）を隔てて対向する位置及び姿勢で、図示省略のケーシング等に固定されている。本実施形態において、電機子３０、４０は、固定子として用いられ、界磁子２０は回転子として用いられている。
【００４８】
電機子３０は、バックヨーク３２と、複数（ここでは９個）のティース３４と、各ティース３４に巻回された巻線３６とを備えている。ここで、巻線３６は、細い銅線を複数回巻回したものをいうが、図では、これを省略して示す。また、わたり線や結線等は省略した。
【００４９】
バックヨーク３２は、略円盤状であり、図示省略のケーシング等に固定されている。バックヨーク３２の略中央部には、図示省略のシャフトを挿通可能な孔部３２ｈが形成されている。シャフトと孔部３２ｈ間には、隙間或は軸受等が介在し、バックヨーク３２に対してシャフトは自在に回転できるようになっている。また、シャフトと孔部３２ｈとの間には、隙間或は非磁性体が介在することで、両者は磁気的に分離している。
【００５０】
複数のティース３４は、バックヨーク３２のうち界磁子２０側の面に、回転軸１８ａを中心として略環状に間隔をあけて配設されている。各ティース３４は、その先端部につば部３４ａを有している。つば部３４ａは省略されていてもよい。
【００５１】
これらのバックヨーク３２及び各ティース３４は、磁性体により形成されており、例えば、圧粉鉄心等の圧粉磁心又は積層鋼板、又はそれらの組合わせ等により構成されている。
【００５２】
特に、ティース３４については、それぞれ異なる形状に打抜かれた電磁鋼板を電機子３０の径方向に積層することで形成することができる。このような方向で電磁鋼板を積層することで、つば部３４ａ部分をティース３４の本体部分と同時形成することができる。このとき、つば部３４ａの突出寸法（つまり、電機子３０の径方向に略直交する方向で突出する寸法）を一定とすることが好ましい。これにより、母材となる電磁鋼板からティース３４の本体部分及びつば部３４ａの部分を含む形状を打抜く際に、その側部部分については同形状の打抜き金型を用いて打抜くことができる。
【００５３】
ここで、本実施形態で説明するアキシャルギャップ型回転電機は、基本的には界磁子側にスキューを設けようとする構成であり、電機子側にスキューを設ける場合と比較して以下のメリットがある。
【００５４】
すなわち、電機子側の構成でスキューを設けようとすると、つば部の突出寸法を電機子の径方向で変えるか、或は、ティースを電機子の周方向両端部で非対称にする必要がある。
【００５５】
まず、つば部の突出寸法を電機子の径方向で変える場合を考える。この場合に、ティースを積層鋼板で形成するためには、当該突出寸法に応じて複数の打抜き金型の相対的な位置関係を動かす等する必要があり、当該打抜き装置の複雑化及び大型化を招くことになる。また、ティースを圧粉磁心で形成する場合には、つば部の突出寸法が極端に大きい部分が生じ強度的に好ましくない。
【００５６】
次に、ティースを電機子の周方向両端部で非対称にする場合には、ティースに極端な鋭角部分が生じてしまい、巻線３６の巻太りが生じると共に、占積率が低下してしまう。
【００５７】
また、電機子側では、鎖交磁束を増すため、できるだけティース間の隙間を小さくしたいという要請が強い。例えば、ティース３４間の隙間は、エアギャップ長の２倍以上でできるだけ小さく設定することが好ましい。このため、ティース３４間の隙間でスキューを形成する際には比較的制約が大である。
【００５８】
これに対して界磁子２０にスキューを設けた場合、上記のデメリットを回避できるという点でメリットがある。
【００５９】
また、各ティース３４のそれぞれに巻線３６が装着されている。ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の巻線３６が、回転軸１８ａ周りにその順で、複数組（ここでは３組）設けられている。
【００６０】
電機子４０も上記電機子３０と同様構成であり、バックヨーク４２と、複数のティース４４と、各ティース４４に巻回された巻線４６とを備えている。
【００６１】
そして、両電機子３０、４０の間で界磁子２０を介して連続する磁気回路が構成されるように、電機子３０、４０の各巻線３６、４６に３相交流を流すことで、両電機子３０、４０間に、界磁子２０を介して共通する回転磁界を発生させるようにしている。
【００６２】
なお、上記電機子３０、４０の構成は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、巻線３６、４６が分布巻又は波巻されていてもよい。このように、界磁子２０を挟んで対向する電機子３０、４０を設けた構成では、両電機子３０、４０からの吸引力によってスラスト力を有効にキャンセルすることができるというメリットがある。
【００６３】
界磁子２０は、電機子３０、４０に対して磁極を呈する永久磁石２２と、永久磁石２２のうち電機子３０、４０側の面（磁極面）２２ａ、２２ｂを覆う界磁子用コア５０とを有している。
【００６４】
ここでは、永久磁石２２は、回転軸１８ａ周りに間隔をあけて複数（ここでは６個）設けられている。各永久磁石２２は、回転軸１８ａ方向に沿った方向、即ち、永久磁石２２の厚み方向に沿って磁化されており、その２つの主面である磁極面２２ａ、２２ｂがＮ極又はＳ極の磁極を呈する。これらの永久磁石２２は、回転軸１８ａの周りで環状かつ交互の磁極を呈するように配設されており、両電機子３０、４０に対してそれぞれ回転軸１８ａ周りに交互の磁極を呈する。
【００６５】
なお、本実施形態では、永久磁石２２は、両電機子３０，４０間で一層設けられた構成であるが、一方の電機子３０に対して磁極を呈する永久磁石と、他方の電機子３０に対して磁極を呈する永久磁石とが２層に設けられた構成であってもよい。また、ここでは、複数の永久磁石２２を用いているが、環状に一体化されると共に周方向に交互に多極着磁した永久磁石を用いてもよい。
【００６６】
界磁子用コア５０は、上記各永久磁石２２の磁極面２２ａ、２２ｂのそれぞれを覆うように複数設けられている。各界磁子用コア５０は、各永久磁石２２の磁極面２２ａ、２２ｂに接触した状態で配設可能な板状に形成されている。ここでは、各永久磁石２２は、２つの電機子３０、４０に対して磁極面２２ａ、２２ｂを呈するため、各永久磁石２２の両面を覆うようにそれぞれの永久磁石２２に２つの界磁子用コア５０が設けられている。
【００６７】
これらの永久磁石２２と界磁子用コア５０とについては後にさらに詳述する。
【００６８】
また、ここでは、回転軸１８ａ周りにおいて隣設する永久磁石２２間及び同様に隣設す界磁子用コア５０間に介在コア２６が配設されている。介在コア２６は、圧粉鉄心等の圧粉磁心又は積層鋼板等によって構成されており、各永久磁石２２及び各界磁子用コア５０に対して磁気的に独立し、かつ、回転軸１８ａ方向に貫通する態様で設けられている。介在コア２６は、隣設する各永久磁石２２及び隣設する各界磁子用コア５０間の略全体に亘って配設可能で、かつ、介在コア２６のうち永久磁石２２及び界磁子用コア５０に対向する面を、当該永久磁石２２及び介在コア２６に対して隙間を有して略平行となるように配設可能な形状とされている。ここでは、介在コア２６は、回転軸１８ａから放射状に延びる線の方向に沿って長い形状で、かつ、外周側に向けて幅狭となる略三角柱状形状に形成されている。
【００６９】
このように介在コア２６と永久磁石２２及び界磁子用コア５０との間の隙間が必要最小限の略等幅に設定されることで、空間効率、つまり、磁性体の密度を高くすることができ、全体として小型化が可能となる。
【００７０】
この介在コア２６は、ｑ軸磁性体とも呼ばれ、基本的には、永久磁石２２の中心を示すｄ軸のインダクタンスＬｄよりも、極間を示すｑ軸のインダクタンスＬｑを大きくすることで、逆突極性を呈し、いわゆるマグネットトルクに、いわゆるリラクタンストルクを更に加えて界磁子２０を回転させる役割を有している。
【００７１】
この介在コア２６は、隣設する界磁子用コア５０だけに介在する態様（後述する）であってもよく、また、介在コア２６を省略してもよい。また、介在コア２６と界磁子用コア５０とが磁気的に独立している態様には、両者が容易に磁気飽和する連結部分（薄肉部分）等で連結されて一体化されている場合をも含む。
【００７２】
上記永久磁石２２及び界磁子用コア５０及び介在コア２６は、図示省略のホルダ等によって上記した配設形態で保持されている。ホルダとしては、永久磁石２２及び界磁子用コア５０及び介在コア２６全体をインサート成型した樹脂、又は、非磁性体金属のホルダ等を用いることができる。このホルダにはシャフトが連結されており、回転する界磁子２０の回転力が当該シャフトを通じて外部に取出される。
【００７３】
上記永久磁石２２及び界磁子用コア５０についてより具体的に説明する。
【００７４】
図２は永久磁石２２及び界磁子用コア５０を示す斜視図であり、図３は界磁子２０を示す平面図である。
【００７５】
永久磁石２２は、界磁子２０の内周側から外周側に向けて延びる２つの側辺部分と、その２つの側辺部分を内周側で結ぶ内周側辺部分と、２つの側辺部分を外周側で結ぶ外周側辺部分とで囲まれる略平板状に形成されている。ここでは、永久磁石２２は、内周側辺と外周側辺とが弧状である略扇形の平板状に形成されており、両面に磁極面２２ａ、２２ｂを有している。
【００７６】
上記２つの側辺部分は、回転軸１８ａから放射状に延びる線に沿った姿勢で延在していても、当該放射状に延びる線から傾いた姿勢で延在していてもよい。また、永久磁石２２の外周側辺部分及び内周側辺部分のいずれか一方又は両方が直線状であってもよい。
【００７７】
界磁子用コア５０は、上記磁極面２２ａ、２２ｂを覆う略平板状に形成されている。また、界磁子用コア５０のうち回転軸１８ａ周りの両端部に段部５４を設けることで、一方主面側部分と他方主面側部分とで異なる広がり形状に形成している。そして、界磁子用コア５０の一方主面が電機子３０、４０に対向するギャップ対向面５２ａに形成され、他方主面が磁極面２２ａに接する磁石接触面５２ｂに形成されている。
【００７８】
磁石接触面５２ｂは、永久磁石２２の磁極面２２ａ、２２ｂと略同じ形状及び大きさに形成されており、当該磁極面２２ａ、２２ｂの全体を覆う略扇形状に形成されている。ここでは、磁石接触面５２ｂの全体が磁極面２２ａ、２２ｂ全体に面接触しているため、磁石接触面５２ｂのうち回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺５０ｂは、磁極面２２ａのうち回転軸１８ａ周りの周方向端部と一致している。
【００７９】
なお、磁石接触面は、磁極面よりも小さくてもよい。この場合には、界磁子用コアのうち永久磁石に接する部分であって回転軸周りの周方向端部側の辺は、磁極面の内側に存在する。これにより、磁石端部の磁束の漏れが低減する。また、磁石接触面は、磁極面よりも大きくてもよい。この場合には、界磁子用コアのうち永久磁石に接する部分であって回転軸周りの周方向端部側の辺は、磁極面のうち回転軸周りの周方向端部側の辺と一致する。
【００８０】
また、ギャップ対向面５２ａの面積は、上記磁石接触面５２ｂの面積よりも小さく、より好ましくは、磁石接触面５２ｂのうち永久磁石２２の磁極面２２ａ、２２ｂに接する部分の面積よりも小さい。ここでは、ギャップ対向面５２ａが内周側に向けて狭くなる度合が、磁石接触面５２ｂが内周側に向けて狭くなる度合よりも大きくなる態様で、上記面積差を生じさせている。
【００８１】
また、このギャップ対向面５２ａは、外周側に向けて順次幅広になる形状である。ここでは、ギャップ対向面５２ａは、上記磁石接触面５２ｂと同様に略扇形状に形成されている。ギャップ対向面５２ａは、外周側が長辺で内周側が短辺である略台形状に形成されていてもよい。これにより、ギャップ対向面５２ａの面積の外側をもなるべき大きくすることができる。
【００８２】
また、周方向に隣設する界磁子用コア５０の相互関係に関して、各界磁子用コア５０の周方向端部は、回転軸１８ａから放射状に延びる線を挟むようにして延在しており、回転軸１８ａから放射状に延びる線の方向において相互に重ならない形状になっている。換言すれば、回転軸１８ａ周りで隣設する界磁子用コア５０間に、回転軸１８ａから放射状に延びる線が通過可能な隙間が設けられている。これにより、回転軸１８ａ周りで隣設する界磁子用コア５０間で、巻線３６、４６を鎖交せずに、ティース３４、４４先端のみを通じて磁束が短絡することを抑制できる。
【００８３】
なお、隣設する界磁子用コア５０同士が、容易に磁気飽和可能な連結部（薄肉部）等で連結されていてもよく、この場合には、連結部は上記の相互に重ならない形状部分からは除外して捉えられる。
【００８４】
なお、介在コア２６を省略した場合、上記界磁子用コア５０間の間隔は、エアギャップ長の２倍以上離れていれば、両者間の漏れ磁束は十分に低減できる。
【００８５】
この界磁子用コア５０は、電機子３０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部側に傾斜辺５０ａを有している。傾斜辺５０ａは、回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｌ１に対して成す角度θ１が、界磁子用コア５０のうち永久磁石２２に接する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部側の辺５０ｂが回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｌ１に対して成す角度θ２よりも大きい辺として定義される。換言すれば、傾斜辺５０ａは、界磁子用コア５０のうち永久磁石２２に接する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部側の辺５０ｂよりも、回転軸１８ａから放射状に延びる線に対して大きく傾いている辺として捉えることもできる。ここで、回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｌ１は、回転軸１８ａに略直交する平面を通る線であり、ここでは、線Ｌ１は、辺５０ａ、５０ｂの外周側端点を通る線であるとしている。この傾斜辺５０ａによって、ティース３４、４４の周方向端部の辺に対して傾斜させてスキューを設けることができる。
【００８６】
上記傾斜辺５０ａと辺５０ｂとは、回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｌ１に対して同一側に傾斜していることが好ましい。これにより、回転軸１８ａ周りの周方向に関して、界磁子用コア５０の幅と永久磁石２２の幅とをなるべき近似させることができ、界磁子用コア５０での磁気飽和を抑制することができる。また、磁極面２２ａ、２２ｂの面積及び界磁子用コア５０のギャップ対向面５２ａの面積の双方を、なるべく大きくすることができるというメリットもある。
【００８７】
なお、上記傾斜辺５０ａの傾斜角度は、全ての界磁子用コア５０において同じに揃えられている必要はない。もっとも、周方向に隣設する界磁子用コア５０において、隙間を介して（ここでは介在コア２６及び隙間を介して）対向する傾斜辺５０ａは、対応して隣設する永久磁石２２の磁極境界中心線を基準に、線対称形状とされていることが好ましい。これにより、各界磁子用コア５０を容易に製造でき、かつ、界磁子用コア５０の凹み寸法を揃えることで、強度的にも優れたものとすることができる。
【００８８】
以上のように構成されたアキシャルギャップ型回転電機１０によると、界磁子用コア５０は、電機子３０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺として、回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｌ１に対して成す角度θ１が、界磁子用コア５０のうち永久磁石２２に接する部分であって前記周方向端部側の辺が前記線Ｌ１に対して成す角度θ２よりも大きい傾斜辺５０ａを有している。このため、その傾斜角度θ１、θ２の違いをもって、界磁子用コア５０のうち永久磁石２２に接する部分の面積を界磁子用コア５０のうち電機子３０に対向する部分の面積よりも大きくして永久磁石２２の面積をなるべき大きくすることを可能にしつつ、界磁子用コア５０のうち電機子３０に対向する部分の辺を傾斜させてスキューを設けることができる。
【００８９】
なお、ここでは、界磁子用コア５０のうち回転軸１８ａ周りの周方向両端部に傾斜辺５０ａを設けているが、当該周方向一端部だけに傾斜辺５０ａを設けてもよい。この場合、界磁子２０の回転方向前進側に傾斜辺５０ａを設けることが好ましい。
【００９０】
また、特許文献１では、永久磁石自体に対する形状設定によって、その外周部が鋭角を呈し強度が低下する問題を生じ易かったが、本実施形態では、永久磁石２２に対する形状に関する制約は少なく、従って、コーナー部分の鋭角形状をなるべく緩和することができる。
【００９１】
上記したアキシャルギャップ型回転電機１０を前提にして、より好ましい形態、変形例等について説明する。なお、以下の説明において、上記したものと同様構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
まず、傾斜辺５０ａのより好ましい傾斜角度について説明する。なお、ここでは、電機子３０、４０のうちの一方の電機子３０との関係で傾斜辺５０ａの傾斜角度を説明するが、他方の電機子４０との関係でも同様にすることが好ましい。
【００９３】
まず、ティース３４のうち界磁子２０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺が、回転軸１８ａから放射状に延びる線とほぼ一致している場合について説明する。
【００９４】
この場合、図３に示すように、傾斜辺５０ａのうち電機子３０と対向する部分の外周側端点と回転軸１８ａとを結ぶ第１の線Ｌ１と、傾斜辺５０ａのうち電機子３０と対向する部分の内周側端点と回転軸１８ａとを結ぶ第２の線Ｌ２との成す角度θｇが、コギングトルクの一周期分の角度と略同じであることが好ましい。
【００９５】
ここで、コギングトルク一周期分の角度は、通常、３６０゜／Ｎｃ（但し、Ｎｃは界磁子２０の磁極数Ｎａと電機子３０のティース３４との最小公倍数）で求められる。例えば、磁極数Ｎａが”６”であり、ティース３４の数が”９”であると、これらの最小公倍数１８を、３６０゜から除した角度２０゜がコギングトルクの一周期分の角度ということになる。
【００９６】
図４は、角度θｇとコギングトルク及び同一電流を流したときのトルクとの関係を示す図である。図４では、磁極数Ｎａが”６”であり、ティース３４の数が”９”である場合を想定して、有限要素法による解析を行い、θｇを変えたときのコギングトルクと、同一電流を流したときのトルクとを予測した値が示されている。なお、各値は、角度θｇが１５゜である場合の値で規格化されている。
【００９７】
同図から、角度θｇが１５゜である場合に比べ、角度θｇが２０゜である場合には、コギングトルクが約７０パーセントに低減され、また、トルク自体も増加していることがわかる。また、角度θｇが２５゜である場合には、コギングトルクは若干低減するものの、トルクも低下する。
【００９８】
なお、角度θｇが１５゜である場合でも少なからずスキュー効果は得られる。たとえは、角度θｇが０゜である場合よりも、コギングトルクは半分以下に低減し、また、トルクも若干増加すると予測される。
【００９９】
これらから角度θｇを０°よりも大きくすることでスキュー効果が得られ、特に、角度θｇを上記のようにコギングトルクの一周期分の角度と略同じに設定するのが効果的であることがわかる。
【０１００】
なお、例えば、ティース３４、４４先端にコギングトルク周期を小さくするための補助溝を設ける等、他のコギングトルク対策を併用する場合には、角度θｇとして適した値は変動し、上記の例でも角度θｇが２０゜よりも小さくてもよい場合もあり得る。
【０１０１】
次に、ティース３４、４４のうち界磁子２０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺が、回転軸１８ａから放射状に延びる線から無視できない程度の傾斜している場合について説明する。
【０１０２】
この場合には、前記傾斜辺５０ａの角度は、ティース３４、４４のうち界磁子２０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺との関係で考慮する必要がある。
【０１０３】
つまり、図５に示すように、ティース３４のうち界磁子２０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺３５ａが、回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｍ１、Ｍ２から傾斜している場合である。
【０１０４】
この場合、図６に示すように、界磁子用コア５０のうち電機子３０に対向する部分であって前記周方向の一端部側に設けられた傾斜辺５０ａと、ティース３４のうち界磁子２０に対向する部分（ここではつば部３４ａ部分）であって前記周方向の他端部側に設けられた辺３５ａとが成す角度θ３が、コギングトルクの一周期分の角度と略同じになるように設定するとよい。
【０１０５】
前記傾斜辺５０ａと辺３５ａとが成す角度θ３は、例えば、電機子３０に対して相対的に界磁子２０が回転する際に、傾斜辺５０ａの中点と辺３５ａの中点とが一致した時点での傾斜角度として捉えることができる。
【０１０６】
また、上記傾斜辺５０ａと辺３５ａとの相対的な関係を、電機子３０に対して界磁子２０が相対的にＲ方向に回転する場合で考えると、傾斜辺５０ａは回転方向Ｒの一方側の辺（例えば、前進側の辺）辺であり、辺３５ａは回転方向Ｒの他方側の辺（例えば、後進側の辺）として捉えることができる。
【０１０７】
これにより、ティース３４のうち界磁子２０に対向する部分であって回転軸１８ａ周りの周方向端部の辺が、回転軸１８ａから放射状に延びる線から比較的大きく傾斜している場合であっても、当該傾斜の角度を考慮して、コギングトルクを有効に抑制できる。
【０１０８】
図７はつば部が無いティース３４Ｂの場合において、当該ティース３４Ｂと界磁子用コア５０との関係を示す図である。
【０１０９】
この場合、ティース３４Ｂのうち界磁子２０に対向する部分であって前記周方向の他端部側に設けられた辺３４Ｂａとの関係で、当該辺３４Ｂａと界磁子用コア５０のうちの上記傾斜辺５０ａとの成す角度θ３を設定すればよい。
【０１１０】
界磁子用コア５０と介在コア２６との関係について説明する。
【０１１１】
図８は、上記したアキシャルギャップ型回転電機１０において、回転軸１８ａを中心とする円周表面における界磁子用コア５０と介在コア２６との断面を示す図である。なお、以下の図９〜図１２でも同様面における断面を示している。
【０１１２】
界磁子用コア５０のうち磁石接触面５２ｂ側の部分（内側の部分）は、永久磁石２２の磁極面２２ａ、２２ｂと略同様の広がり及び幅を有している。これは、永久磁石２２の磁束をそのまま界磁子用コア５０内に導くためである。また、界磁子用コア５０のうちギャップ対向面５２ａ側の部分（外側の部分）は、上記傾斜辺５０ａを設けるべく（つまり、スキューを設けるべく）、磁石接触面５２ｂ側の部分よりも幅狭に形成されている。
【０１１３】
界磁子用コア５０のうち磁石接触面５２ｂ側の部分とギャップ対向面５２ａ側の部分とは、段部５４を介して連なっており、界磁子用コア５０の全体的な断面形状は長方形状の一辺にそれよりも幅狭な他の長方形状が連なった形状、即ち、エアギャップ側に突出する凸形状を呈している。かかる形状とすることで、界磁子用コア５０を容易に製造できる。例えば、界磁子用コア５０のうち磁石接触面５２ｂ側の部分とギャップ対向面５２ａ側の部分とを別々の平板状部材として形成し、これらを接合することで界磁子用コア５０を製造できる。これについては後で詳述する。また、例えば、界磁子用コア５０を圧粉磁心にて金型成型する場合、段部５４を介して連続する側面を、同様の段部を介して連なる別々の金型面にて押圧する、２段プレスにて容易に製造することができる。
【０１１４】
図８では、介在コア２６は、回転軸１８ａ方向沿って、略等幅に形成されている。
【０１１５】
これに対して、図９に示す介在コア１２６Ｂは、回転軸１８ａ方向における端部に、上記界磁子用コア５０のうちギャップ対向面５２ａ側の部分が幅狭となった分、外方に突出するつば部１２６Ｂａを有している。この場合、つば部１２６Ｂａを含む介在コア１２６Ｂの側面と界磁子用コア５０の側面との間隔は、略一定とすることが好ましい。
【０１１６】
図１０では、界磁子用コア１５０Ｃは、回転軸１８ａ方向における端部に向けて外向き傾斜する段部１５４Ｃを有している。この場合、永久磁石２２からの磁束がその傾斜する段部１５４Ｃに沿うように滑らかに曲るため、磁路に無駄が無く、鉄損も低減される。また、介在コア１２６Ｃは、傾斜する段部１５４Ｃに対して略等間隔を有して対向する傾斜面１２６Ｃｂを持つつば部１２６Ｃａを有している。この場合でも、つば部１２６Ｃａを含む介在コア１２６Ｃの側面と界磁子用コア１５０Ｃの側面との間隔は略一定とすることが好ましい。
【０１１７】
なお、図１０に示す例に関して、図１１に示す界磁子用コア１５０Ｄのように、段部１５４Ｄが、界磁子用コア１５０Ｄのうち電機子３０に対向する側の傾斜辺１５０Ｄａ（傾斜辺５０ａに対応する）に直接連なる態様で形成されていてもよい。この場合、介在コア１２６Ｄのつば部１２６Ｄａの段部１２６Ｄｂも、同様に、介在コア１２６Ｄのうち電機子３０に対向する辺に直接連なる態様で形成するとよい。
【０１１８】
図１２に示す例では、界磁子用コア１５０Ｆの周方向幅を、永久磁石２２の周方向幅よりも小さくすることで、永久磁石２２の周方向端部を、界磁子用コア１５０Ｆの周方向端部よりも突出させている。この場合、磁極面２２ａ、２２ｂの間で、永久磁石２２の外周側面に沿った磁路についての磁気抵抗が大きくなる。よって、永久磁石２２の突出した部分に流出入する磁束は、磁気抵抗の低い介在コア１２６Ｂへと流れやすい。これにより、永久磁石２２の周方向端部での漏れ磁束を低減することができる。
【０１１９】
図９〜図１２に示すように、介在コア２６、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄのうち界磁子用コア５０、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｆで挟まれる部分を、界磁子用コア５０、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｆのうち傾斜辺５０ａ、１５０Ｄａを含む部分の凹み形状に対応する形状に突出して形成することで、介在コア２６、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄが界磁子用コア５０と対向する面積を大きくすることができ、リラクタンストルクをより有効に利用できる。
【０１２０】
上記界磁子用コア５０及び永久磁石２２の変形例、製造方法等について説明する。
【０１２１】
図１３に示す例では、界磁子用コア２５０Ｂのうち界磁子２０の周方向一端部側だけに段部２５４Ｂａが形成されて上記傾斜辺５０ａに対応する傾斜辺２５０Ｂａが形成されている。周方向一端部だけに傾斜辺２５０Ｂａを形成する場合、傾斜辺２５０Ｂａが形成されるのは、界磁子用コア２５０Ｂの回転方向前進側であることが好ましい。界磁子用コア２５０Ｂの回転方向前進側で特に磁束が強められ、コギングトルクが強くなる傾向にあるからである。
【０１２２】
図１４に示す例では、界磁子用コア２５０Ｃのうちギャップ対向面２５２Ｃａの内周側部分が、磁石接触面２５２Ｃｂの内周側部分よりも外周側に位置している。かかる構成は、例えば、永久磁石２２については面積をなるべく大きくするために回転軸１８ａ近くにまで延びているものの、ティース３４のギャップ対向面の内周部は上記永久磁石２２の内周部よりも外周側に位置している場合に有効である。これは、界磁子用コア２５０Ｃのギャップ対向面２５２Ｃａについては、永久磁石２２の内周部の位置に合わせて回転軸１８ａ近くに位置するまで大きくする必要がある一方で、界磁子用コア２５０Ｃギャップ対向面２５２Ｃａについては、ティース３４のギャップ対向面の内周部の位置に合わせて回転軸１８ａからより離れた位置に達する程度の大きさに形成すれば十分だからである。
【０１２３】
図１５に示す例では、界磁子用コア２５０Ｄの外周側コーナー部分２５０Ｄｐは、切除されたような形状とされており、鋭角形状が緩和されている。界磁子用コア２５０Ｄを略扇板状又は略台形板状にした場合、外周側のコーナー部分が鋭角形状を呈することになる。そこで、その鋭角形状を呈する部分を切除したようなコーナー部分２５０Ｄｐに形成することで、当該鋭角形状を緩和し、もって、界磁子用コア２５０Ｄの強度を増すことができる。界磁子用コア２５０Ｄの外周側のコーナー部分２５０Ｄｐは、９０゜以上の角度になる形状に形成されることが好ましい。
【０１２４】
図１６に示す例では、界磁子用コア２５０Ｅは、段部を境界として、比較的小さいギャップ対向面２５２Ｅａ側の部分２５０Ｅｐと、比較的大きい磁石接触面２５２Ｅｂ側の部分２５０Ｅｑとの２分割構成とされ、これらを接合することで形成された例を示している。これらの部分２５０Ｅｐ及び部分２５０Ｅｑは、平板形状であるので、それらを圧粉磁心にて形成する場合に、金型で十分な圧力を加えて成形することができ、密度を向上させて、透磁率を高くすることができる。両部分２５０Ｅｐ、２５０Ｅｑは、図示省略のホルダ、後述する係合構造等で接合形態を保持される。
【０１２５】
このように界磁子用コア２５０Ｅを２分割構成として接合することで、傾斜辺５０ａを有する界磁子用コア２５０Ｅを容易に製造することができる。
【０１２６】
図１７に示す例では、界磁子用コア２５０Ｅ１は、図１６に示す例において、ギャップ対向面２５２Ｅａ側の部分２５０Ｅｐの接合面に凸条２５０Ｅｐａを形成すると共に、磁石接触面２５２Ｅｂ側の部分２５０Ｅｑの接合面に凹溝２５０Ｅｑａを形成した構成とされている。凸条２５０Ｅｐａは、先端側に向けて順次幅広になる形状であり、これに対応して凹溝２５０Ｅｑａは奥側に向けて順次幅広になる形状である。ここでは、凸条２５０Ｅｐａ及び凹溝２５０Ｅｑａは、回転軸１８ａから放射状に延びる線の方向（界磁子２０の径方向）に沿って形成されている。
【０１２７】
そして、凸条２５０Ｅｐａを凹溝２５０Ｅｑａ内にその長手方向一端側開口から差込むように嵌め込むことで、凸条２５０Ｅｐａと凹溝２５０Ｅｑａとが嵌め合され、ギャップ対向面２５２Ｅａ側の部分２５０Ｅｐと磁石接触面２５２Ｅｂ側の部分２５０Ｅｑとが接合されるようになっている。なお、凸条２５０Ｅｐａと凹溝２５０Ｅｑａとは、ギャップ対向面２５２Ｅａ側の部分２５０Ｅｐ及び磁石接触面２５２Ｅｂ側の部分２５０Ｅｑのいずれに形成されてもよい。
【０１２８】
図１８に示す例では、界磁子用コア２５０Ｆは、図１６に示す例において、磁石接触面２５２Ｆｂ側の部分２５２Ｆｑの接合面に、ギャップ対向面２５２Ｆａ側の部分２５０Ｆｐに対応する嵌め込み凹部２５２Ｆｇを形成した構成とされている。そして、ギャップ対向面２５２Ｆａ側の部分２５０Ｆｐのうち接合面部分を、上記凹部２５２Ｆｇに嵌め込んだ状態で、両部分２５２Ｆｐ、２５２Ｆｑ同士が接合されている。これにより、両部分２５２Ｆｐ、２５２Ｆｑの位置ずれを抑制できる。
【０１２９】
図１９に示す例では、界磁子用コア２５０Ｇは、段部を境界として、比較的小さいギャップ対向面２５２Ｇａ側の部分２５０Ｇｐと、比較的大きい磁石接触面２５２Ｇｂ側の部分２５０Ｇｑとの２分割構成とされ、それらの部分２５０Ｇｐ、２５０Ｇｑを積層鋼板で形成した例を示している。各部分２５０Ｇｐ、２５０Ｇｑは、回転軸１８ａから放射状に延びる線の方向（つまり、界磁子２０の径方向）に略直交する方向に沿った鋼板を、当該回転軸１８ａから放射状に延びる線の方向に積層して形成されている。各部分２５０Ｇｐ、２５０Ｇｑの厚み寸法は略同一である。これにより、打ち抜き幅を可変としたプレス等を用いて、同一金型で、打抜き幅を変えて打抜いた鋼板を積層することで、各部分２５０Ｇｐ、２５０Ｇｑを製造することができる。つまり、製造工程の部分的な共通化を図ることができる。これにより、製造容易化及び製造設備の簡略化を図ることができる。
【０１３０】
図２０に示す例では、界磁子用コア２５０Ｇ１は、図１９に示す例において、ギャップ対向面２５２Ｇａ側の部分２５０Ｇｐの接合面に、凸条部分と凹状部分とが並列された第１凹凸部２５０Ｇｐａを形成すると共に、磁石接触面２５２Ｇｂ側の部分２５０Ｇｑの接合面に、凸条部分と凹状部分とが並列された第２凹凸部２５０Ｇｑａを形成している。これらの第１凹凸部２５０Ｇｐａの輪郭線及び第２凹凸部２５０Ｇｑａの輪郭線は、その延在方向に沿った線周りで点対称形状を有しており、互いに嵌め合い可能に構成されている。これらの第１凹凸部２５０Ｇｐａ部分及び第２凹凸部２５０Ｇｑａ部分は、同じ金型にて形成することができる。
【０１３１】
図２１に示す例では、界磁子用コア２５０Ｈのうち磁石接触面２５２Ｈｂに、永久磁石２２を嵌め込み可能な磁石埋設用凹部２５１Ｈを形成している。この場合、界磁子用コア２５０Ｈを積層鋼板で製造することが好ましい。これにより、界磁子用コア２５０Ｈと永久磁石２２とをより確実に位置決めすることができる。
【０１３２】
図２２に示す例では、永久磁石２２２Ｉの磁極面２２２Ｉａ、２２２Ｉｂに、上記凸条２５０Ｅｐａと同様形状の凸条２２３Ｉａを形成すると共に、界磁子用コア２５０Ｉの磁石接触面２５２Ｉｂに上記凹溝２５０Ｅｑａと同様形状の凹溝２５０Ｉｑａを形成している。そして、凸条２２３Ｉａを凹溝２５０Ｅｑａに嵌め込むことで、永久磁石２２２Ｉと界磁子用コア２５０Ｉとが接合形態に保持される。この場合、減磁を考慮すると、突出する凸条２２３Ｉａを、永久磁石２２２Ｉ側に形成することが好ましい。
【０１３３】
図２３に示す例では、永久磁石２２の２つの磁極面２２ａ、２２ｂをそれぞれ覆う２つの界磁子用コア２５０Ｊを、周方向両端部の薄肉部２５１Ｊで連結した構成を、積層鋼板によって形成した例を示している。２つの界磁子用コア２５０Ｊとその周方向両端の薄肉部２５１Ｊには、略扇板状の磁石収容空間２５１Ｊｇが形成されている。この磁石収容空間２５１Ｊｇは外周側に開口しており、当該外周側開口を通じて永久磁石２２が磁石収容空間２５１Ｊｇ内に収容配置される。なお、各鋼板は、各鋼板を貫通するボルトやカシメ構造等の周知構造を含む締結部によって積層状態に維持されている。これにより、２つの界磁子用コア２５０Ｊを一体として構成することができ、製造時等における取扱いが容易になる。
【０１３４】
図２４に示す例では、永久磁石２２を金型内に配設したインサート成型によって、界磁子用コア２５０Ｋ部分を圧粉磁心によって金型成形した例を示している。
【０１３５】
図２５に示す例では、界磁子用コア５０を金型内に配設したインサート成型によって、永久磁石２２２Ｌ部分を金型成形した例を示している。
【０１３６】
これらの例では、永久磁石２２、２２２Ｌと界磁子用コア２５０Ｋ、５０とを一体物として取扱うことができる。
【０１３７】
｛第２実施形態｝
第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機３１０について説明する。なお、上記第１実施の形態において説明したものと同様要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１３８】
図２６は第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機３１０を示す概略図であり、図２７は図２６にホルダを組込んだ状態を示す概略図であり、図２８は界磁子３２０の分解斜視図であり、図２９〜図３１は界磁子３２０の製造途中状態を示す図である。
【０１３９】
本実施形態では、上記介在コア２６に対応する介在コア３２６は、エアギャップと対向する部分に幅広部３２７を有している。幅広部３２７は、界磁子用コア５０の傾斜辺５０ａに対応して凹んだ部分に対応する突出形状、ここでは、外周側に向けて突出寸法が順次大きくなる略三角翼状の突出形状に形成されている。かかる形状により、リラクタンス発生に寄与する磁束を多く流すことができ、リラクタンスを増大させることができる。
【０１４０】
本実施形態では、かかる介在コア３２６を、永久磁石２２及び界磁子用コア５０と共に一定の配設形態で保持するホルダ３６０の例を説明する。
【０１４１】
ホルダ３６０は、回転軸１８ａ方向において２分割された２つの分割ホルダ３６２を有している（図２７〜図３１参照）。
【０１４２】
分割ホルダ３６２は、非磁性体によって形成されており、界磁子３２０の外周部分を囲む環状部３６３と、環状部３６３から内周側に向けて延びる複数（ここでは各介在コア３２６に対応する数６つ）の保持延設部３６４とを有している。保持延設部３６４は、一対の保持延設片３６５を有しており、一対の保持延設片３６５の間に介在コア３２６のうち幅広部３２７側の端部を保持可能な幅広部収容凹部３６５ａが形成されると共に、一対の保持延設片３６５の外側面部分に、界磁子用コア５０のうち段部５４を含む周方向端部を保持可能な界磁子用コア収容凹部３６５ｂが形成されている。
【０１４３】
幅広部収容凹部３６５ａは、分割ホルダ３６２の内周側に向けて順次幅広になる凹形状に形成されると共に、その内周側で開口している。そして、幅広部収容凹部３６５ａに対してその内周側から介在コア３２６のうち幅広部３２７側の端部を挿入嵌め込み可能に構成されている（図２８参照）。なお、介在コア３２６の幅広部３２７が外周側に向けて幅広に形成されている場合等には、幅広部収容凹部３６５ａ外周側で開口していてもよい。
【０１４４】
また、界磁子用コア収容凹部３６５ｂは、一対の分割ホルダ３６２の合体面側で大きく開口している。そして、本界磁子用コア収容凹部３６５ｂに対して、一対の分割ホルダ３６２の合体面側から界磁子用コア５０のうち段部５４を含む周方向端部を嵌め込み可能に構成されている（図２８参照）。
【０１４５】
本界磁子３２０を組立製造するにあたっては、一対の界磁子用コア５０間で永久磁石２２を挟込むように積層し、この積層体の周方向両端部を界磁子用コア収容凹部３６５ｂで保持するように、一対の分割ホルダ３６２を積層状に合体させる（図２９参照）。これにより、一対の分割ホルダ３６２に対して、界磁子用コア５０の軸方向移動が規制される。
【０１４６】
この状態で、一対の分割ホルダ３６２のそれぞれにおいて、各幅広部収容凹部３６５ａに対してその内周側から介在コア３２６のうち幅広部３２７側の端部を挿入して嵌め込む。すると、介在コア３２６の幅広部３２７が幅広部収容凹部３６５ａの外向き面に当接するので、一対の分割ホルダ３６２が回転軸１８ａ方向において離間する向きへの移動が抑制され、一対の分割ホルダ３６２が合体形態で維持される（図３０参照）。
【０１４７】
この後、一対の分割ホルダ３６２の内周側に略環状のボス部３６７を嵌め込む。このボス部３６７は、介在コア３２６の内周側への移動を規制してその抜けを防止する役割を有している。ここでは、ボス部３６７は、回転軸１８ａ方向で２分割された構成とされている。各ボス部３６７のうち少なくとも一方は、つば部３６８ａを有していることが好ましい。ここでは、両ボス部３６７がつば部３６８ａを有している（図３１参照）。
【０１４８】
このつば部３６８ａが分割ホルダ３６２や介在コア３２６、界磁子用コア５０を押えた状態で、ボス部３６７が図示省略のシャフトに対して当該シャフトの段部等を介して固定されることで、シャフトに対する分割ホルダ３６２や介在コア３２６、界磁子用コア５０の抜けが防止される。また、ボス部３７内径にシャフトを焼きばめしても良い。
【０１４９】
このようなホルダ３６０を採用することで、永久磁石２２及び界磁子用コア５０の積層体と、介在コア３２６とを簡易な構成でより確実に一体の配設形態に保持できる。
【０１５０】
なお、特に、永久磁石２２が界磁子用コア５０の磁石接触面５２ｂよりも大きい場合、当該永久磁石２２の周方向端部を位置決めするための段付凹部を保持延設部３６４に形成してもよい。これにより、より簡易な構成で、永久磁石２２をも一定の配設形態に保持できる。
【０１５１】
｛第３実施形態｝
第３実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機４１０について説明する。なお、上記第１実施の形態において説明したものと同様要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１５２】
図３２は第３実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機４１０を示す概略図であり、図３３は同アキシャルギャップ型回転電機４１０の分解概略図である。
【０１５３】
このアキシャルギャップ型回転電機４１０では、上記介在コア２６の代りに、隣設する界磁子用コア５０間に介在し、隣設する永久磁石２２間には介在しない（つまり、回転軸１８ａ方向では短絡されていない）板状の介在コア４２６を備えている。
【０１５４】
板状の介在コア４２６は、界磁子４２０の両側のそれぞれにおいて、隣設する界磁子用コア５０の間に介在している。介在コア４２６は、隣設する界磁子用コア５０の隙間形状に対応して、内周側に向けて幅広となる略三角板状に形成されており、介在コア４２６と界磁子用コア５０との間には隙間が存在している。
【０１５５】
また、界磁子４２０の両側のそれぞれにおいて、各界磁子用コア５０は内周側の短絡部４２７を介して短絡されている。２つの短絡部４２７は、回転軸１８ａ方向において介在コア４２６よりも厚く形成されており、界磁子４２０の両側の短絡部４２７が回転軸１８ａ周りで密着している。これにより、短絡部４２７に嵌め込まれる図示省略のシャフトに対して十分な嵌合長を得ることができるようにしている。
【０１５６】
また、永久磁石２２の代りに、当該永久磁石２２よりも回転軸１８ａ周りの周方向長が長い永久磁石４２２を用いている。この永久磁石４２２の周方向両端部は、界磁子用コア５０の周方向両端部よりも突出している。つまり、介在コア４２６が隣設する界磁子用コア５０間に存在する構成であるため、永久磁石４２２の周方向両端部をより突出させて、永久磁石４２２の磁極面を大きくすることができる。
【０１５７】
なお、上記永久磁石４２２及び界磁子用コア５０の積層体及び介在コア４２６の配設形態は、図示省略のホルダによって維持される。
【０１５８】
このアキシャルギャップ型回転電機４１０によると、永久磁石４２２の周方向端部をより突出させて、その磁極面を大きくすることができるというメリットがある。同時に、リラクタンストルクをも利用できるというメリットもある。
【０１５９】
図３４は本実施形態の変形例に係るアキシャルギャップ型回転電機４１０Ｂを示す概略図である。
【０１６０】
このアキシャルギャップ型回転電機４１０Ｂの界磁子４２０Ｂでは、永久磁石４２２に代えて、略環状に一体形成されると共に、その周方向に沿って交互にＳ極及びＮ極に多極着磁されたリング状磁石４２２Ｂを用いている。このリング状磁石４２２Ｂは、電機子３０、４０側に向く環状面（ここでは両面の各環状面）で、その周方向に沿ってＳ極及びＮ極の交互の磁極面を呈する。そして、その各磁極面に、界磁子用コア５０が配設されている。なお、各磁極境界中心線上では、隣設する界磁子用コア５０間に隙間が設けられており、隣設する界磁子用コア５０同士は磁気的に分離している。
【０１６１】
かかるアキシャルギャップ型回転電機４１０Ｂでも、上記アキシャルギャップ型回転電機４１０と同様の効果を得ることができる。
【０１６２】
なお、上記リング状磁石４２２Ｂを用いた構成において、介在コア４２６を省略してもよい。
【０１６３】
｛第４実施形態｝
第４実施形態について説明する。なお、上記第１実施の形態において説明したものと同様要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１６４】
図３５は、第４実施形態に係る界磁子５２０を示す概略図であり、図３６は同界磁子５２０を示す平面図である。
【０１６５】
この界磁子５２０は、上記第１実施形態のアキシャルギャップ型回転電機１０における界磁子２０に代えて用いられる。
【０１６６】
この界磁子５２０は、上記電機子３０、４０に対して磁極を呈する永久磁石５２２と、永久磁石５２２のうち電機子３０、４０側の面（磁極面）を覆う界磁子用コア５５０とを備えている。
【０１６７】
永久磁石５２２は、上記永久磁石２２に対して異なる形状を有している。すなわち、永久磁石５２２は、回転軸１８ａ方向からみて略長方形状を呈する略直方体形状に形成されている。永久磁石５２２のその他の構成は、上記永久磁石２２と略同様である。
【０１６８】
界磁子用コア５５０は、上記界磁子用コア５０とは異なる形状を有しており、以下に説明する点を除いては界磁子用コア５０と略同様構成とされている。
【０１６９】
すなわち、界磁子用コア５５０は、上記永久磁石５２２の磁極面を覆う平板状に形成されている。界磁子用コア５５０の回転軸１８ａ周りの両端部に段部５５４を設けることで、一方主面側部分と他方主面側部分とで異なる広がり形状に形成されている。ここでは、界磁子用コア５５０のうち一方主面が電機子３０、４０に対向するギャップ対向面５５２ａに形成され、他方主面が磁極面に接する磁石接触面５５２ｂに形成されている。
【０１７０】
磁石接触面５５２ｂは、永久磁石５２２の磁極面の全体を覆う略長方形状に形成されている。より具体的には、磁石接触面５５２ｂのうち回転軸１８ａの周方向幅は、永久磁石５２２の磁極面の周方向幅と略同じに形成されている。また、磁石接触面５５２ｂの内周側の辺は、同磁極面の対応する内周側の辺と略一致し、磁石接触面５５２ｂの外周側の辺は同磁極面の対応する外周側の辺よりも外側に湾曲する弧状辺に形成されている。勿論、磁石接触面５５２ｂの内周側の辺及び外周側の辺は、略弧状又は略直線状のいずれであってもよい。
【０１７１】
また、ギャップ対向面５５２ａは、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されている。より具体的には、ギャップ対向面５５２ａは、内周側を長辺、外周側を短辺とする略台形状に形成されている。ギャップ対向面５５２ａの内周側の辺及び外周側の辺は弧状又は直線状のいずれであってもよい。
【０１７２】
そして、ギャップ対向面５５２ａの面積は、上記磁石接触面５５２ｂの面積よりも小さく、より好ましくは、磁石接触面５５２ｂが磁極面に接する面積よりも小さい。
【０１７３】
また、上記界磁子用コア５５０は、電機子３０、４０に対向するギャップ対向面５５２ａであって回転軸１８ａ周りの周方向端部に、傾斜辺５５０ａを有している。上記傾斜辺５０ａと同様に、傾斜辺５５０ａが回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｎ１に対して成す角度θ５は、磁石接触面５５２ｂのうち永久磁石５２２に接する部分であって前記周方向端部側の辺５５０ｂが回転軸１８ａから放射状に延びる線Ｎ２に対して成す角度θ６よりも大きい。
【０１７４】
従って、上記実施形態と同様に当該傾斜辺５５０ａによってスキューを設けることができる。なお、傾斜辺５５０ａの好ましい傾斜態様は、上記第１実施形態で説明した通りである。
【０１７５】
また、隣設する永久磁石５２２間及び隣設する界磁子用コア５５０間に、上記介在コア２６に対応する介在コア５２６が設けられている。介在コア５２６は、略三角柱形状を有している。この介在コア５２６は、上記介在コア２６と同様に、リラクタンストルクの発生に寄与する。
【０１７６】
本実施形態によると上記第１実施形態と同様に、永久磁石５２２の磁極面積を大きくすることを可能にしつつ、傾斜辺５５０ａによってスキューを設けることができる。
【０１７７】
また、本実施形態では、永久磁石５２２は、略直方体形状に形成されているため、その製造が容易である。例えば、保磁力の強い永久磁石５２２を用いる場合、縦磁場成形を用いることになるところ、縦磁場成形では印加する磁場の方向と成形方向との関係から直方体の磁石を成形し易い。そこで、永久磁石５２２を略直方体形状とすることで、縦磁場成形にて製造された、保磁力の強い永久磁石５２２を用いることができる。
【０１７８】
また、上記略直方体形状の永久磁石５２２を回転軸１８ａ周りになるべく密に配設する構成を考えると、内周側で永久磁石５２２同士が近接する。この場合、略三角柱状の介在コア５２６は、隣設する永久磁石５２２間で外周側よりの位置に配設されることになる。すると、ギャップ対向面５５２ａを内周側に向けて順次幅広になる形状に形成すれば、特に外周側で、ギャップ対向面５５２ａと介在コア５２６との間隔を十分に確保できることができる。つまり、略直方体形状の永久磁石５２２を用いた場合には、特に外周側で介在コア５２６とのギャップ対向面５５２ａとの間隔を十分に確保するために、ギャップ対向面５５２ａを内周側に向けて順次幅広になる形状に形成することが好ましい。
【０１７９】
｛第５実施形態｝
第５実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機６１０について説明する。なお、上記第１実施の形態において説明したものと同様要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１８０】
図３７及び図３８は第５実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機６１０を示す概略図である。
【０１８１】
このアキシャルギャップ型回転電機６１０では、一方側の電機子４０に代えて、巻線を備えない短絡ヨーク（固定ヨーク）６４０を備えている。ここでは、短絡ヨーク６４０は、電機子３０と共にステータとして用いられている。
【０１８２】
短絡ヨークは、積層鋼板又は圧粉磁心等の磁性体で構成された略円盤状の部材であり、界磁子６２０に対して上記電機子３０の反対側の部分で、磁束を短絡させる役割を有している。
【０１８３】
このアキシャルギャップ型回転電機６１０では、一方側の電機子４０に代えて、巻線を備えない短絡ヨーク６４０を用いているため、コイル数を削減して構成の簡略化を図ることができる。また、界磁子６２０と短絡ヨーク６４０との間でも磁力によく吸引力が作用するため、その吸引力と界磁子６２０と電機子３０間に作用する吸引力との打消し合いによって、シャフトに働くスラスト力を低減することができる。
【０１８４】
また、界磁子６２０は、永久磁石６２２と、界磁子用コア６５０Ａ、６５０Ｂとを有している。この界磁子６２０では、介在コアは省略されている。
【０１８５】
永久磁石６２２は、介在コアが省略された分、周方向に幅広になっている点を除いて、上記永久磁石２２と略同様構成とされている。
【０１８６】
界磁子用コア６５０Ａは、永久磁石６２２のうち電機子３０に対向する磁極面を覆うように配設されている。この界磁子用コア６５０Ａは、介在コアが省略された分、周方向に幅広になっている点を除いて、上記界磁子用コア５０と略同様構成とされている。つまり、この界磁子用コア６５０Ａのうちギャップ対向面６５２Ａａは、外周側に向けて順次幅広に形成されている。
【０１８７】
界磁子用コア６５０Ｂは、バックヨーク側界磁子用コアであり、永久磁石６２２のうち短絡ヨーク６４０に対向する磁極面を覆うように配設されている。界磁子用コア６５０Ｂの周方向端部には段部６５４Ｂａが形成されており、界磁子用コア６５０Ｂの両面でそれぞれ異なる形状に形成されている。界磁子用コア６５０Ｂのうち永久磁石６２２側の磁石接触面６５２Ｂｂは、当該永久磁石６２２の磁極面と略同様に形状であり、外周側に向けて広がる形状、ここでは、略扇形状を有している。また、界磁子用コア６５０Ｂのうち短絡ヨーク６４０に対向する側のギャップ対向面６５２Ｂａは、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されている。図３８では内周側に向けて僅かに順次幅広に形成されている。
【０１８８】
このアキシャルギャップ型回転電機６１０によると、スラスト力を低減しつつコイル数を減らすことができる回転電機において、上記第１実施形態と同様に、永久磁石６２２の磁極面の面積を大きくしつつ、スキューを設けることができる。
【０１８９】
また、短絡ヨーク６４０に対向する側のギャップ対向面６５２Ｂａは、内周側に向けて順次幅広になる形状に形成されているので、界磁子用コア６５０Ｂが短絡ヨーク６４０に対向する面積を減らすことができる。通常、短絡ヨーク６４０が界磁子６２０に対して一様な平面を呈している等の理由で、短絡ヨーク６４０に吸引される力の方が大きくなる傾向にあるところ、上記のように界磁子用コア６５０Ｂが短絡ヨーク６４０に対向する面積を減らすことで、界磁子６２０の両側で作用する吸引力を均衡させて、スラスト力を低減することができる。
【０１９０】
また、短絡ヨーク６４０に対向する側のギャップ対向面６５２Ｂａを内周側に向けて順次幅広になる形状に形成することで、磁束が短絡ヨーク６４０においてなるべく内周部を通るよいうにすることができる。これにより、磁路を短くすることができ鉄損を小さくすることができる。
【０１９１】
｛第６実施形態｝
第６実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機７１０について説明する。なお、上記第１実施の形態において説明したものと同様要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１９２】
図３９は第６実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機７１０を示す概略図である。
【０１９３】
このアキシャルギャップ型回転電機７１０は、一つの電機子３０と、一つの界磁子７２０とを有しており、電機子３０と界磁子７２０とは回転軸１８ａ方向において対向している。
【０１９４】
界磁子７２０は、バックヨーク７２８と、永久磁石２２と、界磁子コア５０と、介在コア７２６とを有している。
【０１９５】
バックヨーク７２８は、積層鋼板、巻鉄心又は圧粉磁心等で構成されており、略円盤状の部材に形成されている。
【０１９６】
複数の永久磁石２２が、バックヨーク７２８の一主面上に、回転軸１８ａ周りに間隔をあけて配設されている。また、永久磁石２２のうち電機子３０と対向する磁極面を覆うようにして界磁子コア５０が配設されている。
【０１９７】
介在コア７２６は、上記介在コア２６に対応する部材であり、回転軸１８ａ周りで隣設する永久磁石２２及び界磁子コア５０の積層体間に配設されている。介在コア７２６は、外周側に向けて幅広となる略三角柱状の部材であり、バックヨーク７２８の一主面から界磁子コア５０のギャップ対向面５２ａに達する程度の高さ寸法に形成されている。また、複数の介在コア７２６の内周部に略環状の短絡部７２７が設けられてており、複数の介在コア７２６は内周部で当該短絡部７２７を通じて連結されている。この短絡部７２７の内周部には、図示省略のシャフトが挿入嵌合される。シャフトと本界磁子７２０とは、バックヨーク７２８部分と本短絡部７２７との双方に挿入嵌合されることで結合されるので、両者をより確実に嵌合できる。
【０１９８】
介在コア７２６を通る磁束は、バックヨーク７２８又は短絡部７２７のいずれかを通ることができる。仮に大きいトルクを発生させるべく大電流を流してバックヨーク７２８が磁気飽和したとしても、介在コア２６を通る磁束は短絡部７２７をも通ることができる。従って、上記のような場合においてリラクタンストルクの低下を抑制することができる。介在コア７２６を通る磁束が専ら短絡部７２７を通るように、バックヨーク７２８と介在コア７２６とを離間させてもよい。
【０１９９】
なお、本実施形態において、バックヨーク３２を省略した電機子３０を挟むように、２つの界磁子７２０を設けてもよい。
【０２００】
｛変形例｝
なお、上記各実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機及び界磁子用コアは、発電用としても適用できる。
【０２０１】
また、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】第１実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【図２】永久磁石及び界磁子用コアを示す斜視図である。
【図３】界磁子を示す平面図である。
【図４】角度θｇとコギングトルク及びトルクとの関係を示す図である。
【図５】ティースの辺の傾斜状態を示す図である。
【図６】界磁子用コアの傾斜辺とティースの辺との関係を示す図である。
【図７】界磁子用コアの傾斜辺とティースの辺との関係を示す図である。
【図８】界磁子用コアと介在コアとの断面を示す図である。
【図９】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１０】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１１】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１２】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１３】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１４】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１５】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１６】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１７】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１８】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図１９】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２０】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２１】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２２】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２３】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２４】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２５】界磁子用コアと介在コアとの変形例を示す図である。
【図２６】第２実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【図２７】同上のアキシャルギャップ型回転電機にホルダを適用した状態を示す概略図である。
【図２８】界磁子の分解斜視図である。
【図２９】界磁子の製造途中状態を示す図である。
【図３０】界磁子の製造途中状態を示す図である。
【図３１】界磁子の製造途中状態を示す図である。
【図３２】第３実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【図３３】同上のアキシャルギャップ型回転電機の分解概略図である。
【図３４】第３実施形態の変形例に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【図３５】第４実施形態に係る界磁子を示す概略図である。
【図３６】同上の界磁子を示す平面図である。
【図３７】第５実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【図３８】第５実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【図３９】６実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機を示す概略図である。
【符号の説明】
【０２０３】
１０，３１０，４１０，４１０Ｂ，６１０，７１０  アキシャルギャップ型回転電機
１８ａ  回転軸
２０，３２０，４２０，４２０Ｂ，５２０，６２０，７２０  界磁子
２２，２２２Ｉ，２２２Ｌ，４２２，５２２，６２２  永久磁石
２２ａ，２２ｂ，２２２Ｉａ，２２２Ｉｂ  磁極面
２６，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ，３２６，４２６，５２６，７２６  介在コア
３０，４０  電機子
３２，４２  バックヨーク
３４，４４，３４Ｂ  ティース
３５ａ，３４Ｂａ  辺
３６，４６  巻線
５０，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｆ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ，２５０Ｅ，２５０Ｅ１，２５０Ｆ，２５０Ｇ，２５０Ｇ１，２５０Ｈ，２５０Ｉ，２５０Ｊ，２５０Ｋ，５５０，６５０Ａ  界磁子用コア
５０ａ，１５０Ｄａ，２５０Ｂａ，５５０ａ  傾斜辺
５０ｂ，５５０ｂ  辺
５２ａ，２５２Ｃａ，２５２Ｅａ，２５２Ｆａ，２５２Ｇａ，５５２ａ，６５２Ａａ  ギャップ対向面
５２ｂ，２５２Ｃｂ，２５２Ｅｂ，２５２Ｆｂ，２５２Ｇｂ，２５２Ｈｂ，２５２Ｉｂ，５５２ｂ  磁石接触面
５４，１５４Ｃ，１５４Ｄ，２５４Ｂａ，５５４  段部
１２６Ｂａ，１２６Ｃａ，１２６Ｄａ  つば部
１２６Ｃｂ  傾斜面
１２６Ｄｂ  段部
１５０Ｄａ  傾斜辺
２５０Ｅｐ，２５０Ｇｐ，２５２Ｆｐ  ギャップ対向面側の部分
２５０Ｅｑ，２５０Ｇｑ，２５２Ｆｑ  磁石接触面側の部分
３２７  幅広部
４２２Ｂ  リング状磁石
６５０Ｂ  界磁子用コア
６５２Ｂａ  ギャップ対向面
６５２Ｂｂ  磁石接触面
６５４Ｂａ  段部
７２８  バックヨーク
Ｌ１，Ｎ１，Ｎ２  線
【図１】
0005309609.tif 000002
【図２】
0005309609.tif 000003
【図３】
0005309609.tif 000004
【図４】
0005309609.tif 000005
【図５】
0005309609.tif 000006
【図６】
0005309609.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005309609.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
0005309609.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
0005309609.tif 000032
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
0005309609.tif 000040